龐樹紅 馮桃寧 鐘帥帥 癿付強(qiáng) 韋清宜

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西北公司甘陜輸氣分公司

摘要：壓縮機(jī)干氣密封氣增壓撬增壓泵易發(fā)生換向閥卡滯故障，造成增壓泵功能失效，影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行或備用。本文通過拆解卡滯故障的干氣密封增壓泵換向閥，分析探討了增壓泵換向閥卡滯原因及故障處理方法，并提出了運(yùn)行維護(hù)建議。

關(guān)鍵詞：干氣密封增壓泵；換向閥；卡滯

干氣密封增壓撬的作用是在壓縮機(jī)啟機(jī)、停機(jī)及保壓階段，使壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力基本一致。當(dāng)密封氣壓力與壓縮機(jī)內(nèi)部差壓不能滿足密封氣要求時(shí)，通過干氣密封增壓撬對(duì)密封氣增壓，以滿足干氣密封的要求。其中干氣密封增壓泵是干氣密封氣增壓撬的關(guān)鍵設(shè)備。目前部分國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)干氣密封增壓泵易發(fā)生換向閥卡滯故障，為此分析了故障原因，提出解決方法。

1  增壓泵換向閥卡滯故障

某壓氣站在啟機(jī)過程中，壓縮機(jī)進(jìn)口球閥兩端已平壓，即將打開進(jìn)口球閥，機(jī)組可編程邏輯控制器（PLC）發(fā)出干氣密封與平衡管差壓低報(bào)警、低壓端一級(jí)進(jìn)氣流量差壓低報(bào)警和高壓端一級(jí)進(jìn)氣流量差壓低報(bào)警，查看上位機(jī)機(jī)組控制系統(tǒng)（UCS）顯示界面，2臺(tái)干氣密封增壓泵均未運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，增壓泵現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際未運(yùn)行。

根據(jù)故障現(xiàn)象，判斷增壓泵未啟動(dòng)的原因可能有：①增壓泵動(dòng)力氣源供應(yīng)不正常，壓力低或氣路堵塞；②增壓泵消音器堵塞；③增壓泵氣缸內(nèi)活塞卡滯或活塞密封失效，無(wú)法建立動(dòng)力氣壓差推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)；④增壓泵換向閥故障，導(dǎo)致動(dòng)力氣缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)到極限時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)不能換向。

監(jiān)控壓縮機(jī)啟機(jī)過程，觀察干氣密封增壓撬動(dòng)力氣壓力正常。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試增壓泵動(dòng)力氣電磁閥得電已打開，且電磁閥實(shí)際動(dòng)作，通過打開增壓泵動(dòng)力氣排污閥檢查，打開后有氣流排出。綜上排除原因①。拆下故障增壓泵的換向閥，安裝新的換向閥，打開動(dòng)力氣對(duì)增壓泵進(jìn)行測(cè)試，增壓泵能夠正常運(yùn)行，消音器排氣也正常。進(jìn)一步排除原因②和③。排除原因①②③后，能夠確認(rèn)增壓泵未啟動(dòng)原因?yàn)樵鰤罕脫Q向閥故障，導(dǎo)致動(dòng)力氣缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)到極限時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)不能換向。

2  增壓泵換向閥結(jié)構(gòu)原理

增壓泵換向閥結(jié)構(gòu)組成包括上下端蓋、彈簧緩沖裝置、閥芯、密封O型圈、閥座、閥腔。換向閥工作原理如下。

動(dòng)力氣供給通過“4通閥”流道進(jìn)入動(dòng)力氣缸“B”腔，推動(dòng)活塞往左運(yùn)動(dòng)（圖 1 a）。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到左側(cè)極限時(shí)，活塞頂開“導(dǎo)向閥A”，使動(dòng)力氣沿著“導(dǎo)向閥A”流道進(jìn)入“4通閥”左側(cè)閥腔內(nèi)，推動(dòng)閥芯（黑色）向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)通左側(cè)動(dòng)力氣放空口，封閉右側(cè)動(dòng)力氣進(jìn)口，動(dòng)力氣通過左側(cè)放空口泄放。

閥芯運(yùn)動(dòng)至右側(cè)極限時(shí)（圖 1 b），“4通閥”流道發(fā)生改變，動(dòng)力氣供給通過“4通閥”流道進(jìn)入動(dòng)力氣缸“A”腔推動(dòng)活塞往右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右側(cè)極限時(shí)，活塞頂開“導(dǎo)向閥B” 使動(dòng)力氣沿著“導(dǎo)向閥B”流道進(jìn)入“4通閥”右側(cè)閥腔內(nèi)推動(dòng)閥芯（黑色）向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)通右側(cè)動(dòng)力氣放空口，封閉左側(cè)動(dòng)力氣進(jìn)口，動(dòng)力氣通過右側(cè)放空口泄放。

圖 1 換向閥工作原理簡(jiǎn)圖

由此可以看出，“4通閥”閥芯的左右來回移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力氣流道改變，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力氣缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果換向閥內(nèi)“4通閥”閥芯卡阻或者閥芯密封失效無(wú)法換向運(yùn)動(dòng)，將導(dǎo)致活塞無(wú)法進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

3  故障原因分析

3.1  換向閥拆解分析

（1）卸下增壓泵換向閥組件進(jìn)行檢查。正常狀態(tài)下，換向閥閥芯在閥腔內(nèi)的移動(dòng)阻力非常小，經(jīng)檢查，在來回?fù)軇?dòng)閥芯過程中，發(fā)現(xiàn)閥芯阻力大，無(wú)法撥動(dòng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)換向閥內(nèi)部有油水（潤(rùn)滑油脂和冷凝水混合物）。

（2）再逐步拆開換向閥，檢查換向閥內(nèi)部閥芯，發(fā)現(xiàn)密封件、O型圈無(wú)磨損，閥芯表面、閥座內(nèi)表面及四氟墊片均附著有油水（潤(rùn)滑油脂和冷凝水混合物）。

（3）仔細(xì)檢查閥芯表面時(shí)，發(fā)現(xiàn)有輕微劃痕，再用手觸摸閥座內(nèi)表面時(shí)，觸感不平滑，有劃痕存在；同時(shí)發(fā)現(xiàn)閥芯低端和閥座內(nèi)部均有油污，閥芯端蓋和四氟墊片有油污顆粒。

（4）閥芯與閥座接觸面是硬金屬直接接觸，接觸面間隙非常小，依靠填充潤(rùn)滑脂進(jìn)行密封，如果接觸面加工不平滑或者接觸面間隙吸入硬雜質(zhì)，將直接劃傷閥芯或者閥座內(nèi)表面，增大閥芯來回運(yùn)動(dòng)的阻力，直至卡滯無(wú)法往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)以上4步的拆解分析，確定故障原因?yàn)樵鰤罕脫Q向閥的閥芯因與閥座活動(dòng)阻力太大，造成換向閥卡滯，導(dǎo)致增壓泵不能正常運(yùn)行。通過對(duì)換向閥閥芯表面和閥座內(nèi)表面用1200目的砂紙進(jìn)行細(xì)磨，修復(fù)了劃痕，然后用柴油進(jìn)行清洗，待自然陰干后涂抹潤(rùn)滑脂，換向閥的閥芯和閥座間的阻力減小，往復(fù)運(yùn)動(dòng)正常。組裝換向閥后，回裝在增壓泵上進(jìn)行測(cè)試，增壓泵恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.2  故障原因分析

從拆解換向閥發(fā)現(xiàn)閥芯表面、閥座內(nèi)表面及四氟墊片均附著有冷凝水，同時(shí)閥芯表面有輕微劃痕，并發(fā)現(xiàn)油污顆粒，說明換向閥內(nèi)部存在水和顆粒，造成閥芯被輕微磨損。

（1）換向閥內(nèi)部冷凝水來源分析。壓縮空氣需經(jīng)過兩級(jí)過濾后，才進(jìn)入增壓泵提供動(dòng)力。兩級(jí)過濾效果直接影響氣源干凈程度。根據(jù)儀表風(fēng)處理流程，查看增壓泵動(dòng)力氣源一級(jí)過濾器，該過濾器為籃式過濾器，過濾精度為100目。檢查過濾器濾網(wǎng)完好，無(wú)破損。查看二級(jí)精密過濾器，該過濾器為精密籃式過濾器（廠家：英國(guó)WALKER，型號(hào)：E30612*1），過濾精度為1微米（12 500目）。經(jīng)檢查過濾器濾芯完好無(wú)破損，過濾器內(nèi)部清潔干燥。換向閥內(nèi)有水，說明過濾后的空氣中含有水汽，水汽在增壓泵中經(jīng)增壓后水露點(diǎn)升高，產(chǎn)生冷凝水。綜上所述，說明濾芯損壞或過濾精度不夠。檢查兩級(jí)過濾器清潔完好，分析判斷可能原因?yàn)檫^濾器過濾精度不夠。

（2）換向閥內(nèi)油污的來源分析。經(jīng)檢查油污成分是油脂水和金屬粉末。從濾芯檢查結(jié)果來看，金屬粉末可能為閥芯與閥座長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)行磨損產(chǎn)生。水附著在換向閥閥芯和閥座，導(dǎo)致閥芯與閥座的同心軸偏移，閥芯與閥座接觸磨損，造成閥芯有輕微劃痕和產(chǎn)生少許粉末，隨著往復(fù)換向運(yùn)動(dòng)的次數(shù)增多，磨損后阻力增大，導(dǎo)致?lián)Q向閥卡滯，進(jìn)而造成增壓泵無(wú)法做功增壓。

4  結(jié)語(yǔ)

干氣密封增壓泵換向閥是增壓泵的核心部件，換向閥易發(fā)生卡滯故障，引起增壓泵功能失效。增壓泵對(duì)動(dòng)力氣源的清潔度要求高，在日常生產(chǎn)運(yùn)行中，建議做好以下運(yùn)行維護(hù)工作：

（1）運(yùn)行人員應(yīng)定期對(duì)空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐進(jìn)行排污，確保儀表風(fēng)氣源清潔。

（2）定期對(duì)增壓泵的2級(jí)動(dòng)力氣源過濾器（FL001和FL002）進(jìn)行排污檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)能夠排出水汽時(shí)，應(yīng)打開過濾器對(duì)濾芯進(jìn)行清潔或更換。同時(shí)建議更換為精度更高的聚結(jié)濾芯，提高過濾動(dòng)力氣源中水汽的效果，保證動(dòng)力氣的清潔。

（3）加強(qiáng)對(duì)空壓機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)檢查干燥塔內(nèi)的干燥劑是否有效，發(fā)現(xiàn)干燥劑有變色（正常是白色干燥圓硬顆粒）或質(zhì)地軟化現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)進(jìn)行更換。

（4）每次啟停機(jī)組時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)增壓泵的檢查，發(fā)現(xiàn)增壓泵運(yùn)行異常時(shí)，可參考本文提到的拆解方法進(jìn)行檢查維護(hù)。

作者簡(jiǎn)介：龐樹紅，1990年生，本科，助理工程師，主要從事長(zhǎng)輸天然氣管道輸氣工作。聯(lián)系方式：18791203872，pangsh@pipechina.com.cn。